МІНІСТЕРСТВО ВИЩОЇ І СЕРЕДНЬОГО СПЕЦІАЛЬНОЇ ОСВІТИ СРСР
РИЗЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ
Механіко-машинобудівний факультет
Реферат на тему:
«Технологічна система виробництва чорних металів»
Спеціальність 0501: «Технологія машинобудування,
металорізальні верстати та інструменти »
Курс: II
Студент групи К 1: Кудрявцев О. М.
РИГА
1987
ЗМІСТ
Зміст 1
Введення 2
I. Основні визначення 3
II. Технологічна система виробництва
чорних металів 9
2.1 Технолого - економічні основи виробництва
чавуну 9
2.1.1 Технологічні заходи підготовки шихти 9
2.1.2 Заходи, пов'язані з економією коксу,
як палива 12
2.1.3 Заходи, пов'язані з економією
коксу, як відновника 13
2.2 Технологічні основи виробництва стали 13
2.2.1 Киснево-конверторний метод переділу
чавуну в сталь 13
2.2.2 Мартенівський спосіб виробництва стали 15
2.2.3 Електро-дугового метод 15
2.2.4 Електро-індукційний метод 16
III. Обробка металів тиском 17
3.1 Обробка металів прокатом 17
3.2 Волочіння 18
3.3 Пресування 19
3.4 Вільна кування 22
3.5 Гаряча об'ємна штампування 23
Висновок 25 Список використаної літератури 26
ВСТУП
У рефераті розглядаються залежно техніко - економічних показників розглянутих технологічних процесів, які застосовуються при виробництві металу, від застосування конкретних технологічних заходів. Причому акцент робиться на розкриття системної залежності рентабельності виробництва, як від правильності вибору технологічного принципу, так і від застосування технологічних заходів. Крім того, показується органічний зв'язок між різними виробництвами, які утворюють єдиний виробничий комплекс.
I. ОСНОВНІ ВИЗНАЧЕННЯ
Технологія - алгоритм дій робочої сили заданої кваліфікації за допомогою певних знарядь праці по відношенню до певних предметів праці, в результаті виконання якого з заданою продуктивністю виходить виріб з конкретними властивостями (параметрами). (Слід не плутати поняття технологія і технічне забезпечення (техніка)).
Технологічний процес (ТП) - сукупність всіх дій робочої сили та знарядь праці, в результаті чого змінюються форма, властивості або стан предмета праці.
Елементарний технологічний процес - найменша частина технологічного процесу, що володіє всіма властивостями технологічного процесу, сукупність яких може скласти будь-який складний ТП
Виробничий процес - сукупність технологічних і допоміжних процесів, в результаті протікання яких створюється конкретний продукт на конкретному етапі.
Виробнича система - сукупність технологічних підсистем і підсистем допоміжних служб (забезпечує функціонування технологічної системи), в результаті взаємодії яких утворюється товарний продукт. Динаміка розвитку виробничої системи залежить від обох підсистем. При цьому, якщо технологічна підсистема не має меж у своєму розвитку (способи перенесення праці на предмет праці, як видно з практики, постійно удосконалюються), то розвиток підсистеми допоміжних служб має межу.
Види технологічних процесів.
Технологічні процеси можуть класифікуватися за різними принципами. Наприклад:
1.По способом впливу на предмет праці.
а) механічні ТП (штампування, різання);
б) хімічні ТП (виробництво сірчаної кислоти, аміаку)
в) комбіновані
2.По способом організації ТП
а) періодичні ТП (штампування)
б) безперервні ТП (виробництво аміаку)
в) комбіновані (виробництво чавуну)
3.За кратності переробки сировини (в основному використовується для хімічних технологій)
а) ТП з одноразовою переробкою сировини (виробництво коксу)
У
А В + С З
2 Січень
б) ТП з багаторазовою переробкою сировини (виробництво аміаку)
А А + В В
в) ТП з комбінованою переробкою сировини
А А + В + С В + С В
1 2 3
А З
Дані класифікації використовуються (в основному) для опису елементарних ТП, багато в чому умовні і не відображають різноманіття видів ТП.
Види виробництв.
Розрізняють три види виробництв - одиничне, серійне і масове виробництва.
Одиничне виробництво відрізняється тим, що при переході з одного виду продукції на інший не потрібно високих витрат, пов'язаних із закупівлею додаткового обладнання, а переналагодження існуючого здійснюється за рахунок внутрішніх резервів. Характерними рисами є: низька завантаженість обладнання, висока кваліфікація робочої сили, високі витрати на одиницю продукції. Приклади - виробництво космічних кораблів, предмети кустарного промислу, автомобілів "Ролс-Ройс".
Серійне виробництво відрізняється тим, що при переході з одного виду продукції на інший потрібні витрати (до ~ 15-25% вартості виробництва) на закупівлю додаткового обладнання і переналагодження існуючих виробничих ліній. Характерні риси - висока завантаженість обладнання, низька кваліфікація робочої сили, порівняно низькі витрати на одиницю продукції. Приклади - виробництво автомобілів, побутової техніки.
Масове виробництво відрізняється тим, що при переході з одного виду продукції на інший потрібні витрати, порівнянні з вартістю всього виробництва, на закупівлю нового обладнання та нових технологічних ліній. Характерні риси - повна завантаженість обладнання. Низька кваліфікація робочої сили, низькі витрати на одиницю продукції. Приклади - виробництво сірників, сірчаної кислоти, чавуну.
Слід зазначити, що дані визначення носять скоріше якісний характер і в деякій мірі умовні.
Класифікація економіки. Поняття галузь, галузеве поділ (класифікація). Умовність даних понять та класифікацій.
Відповідно до прийнятих правил економіка ділиться на дві великі сфери - виробничу і невиробничу. У свою чергу кожна з яких ділиться на три категорії.
Виробнича сфера.
1). Промисловість, сільське господарство, будівництво.
2). Транспорт і зв'язок, використовувані у виробничій сфері.
3). Система матеріально-технічного постачання, заготівлі, громадське харчування, торгівля.
Невиробнича сфера.
1). Побутові послуги.
2). Транспорт і зв'язок для населення.
3). Соціальні послуги (охорона здоров'я, освіта, наука, системи управління і захисту держави).
Галузь - сукупність підприємств єдиного профілю призначення продукції, що має споріднену технологічну, сировинну та кадрову бази.
Підприємства і галузі об'єднує інфраструктура - сукупність транспортних, енергетичних, інформаційних і кредитно-фінансових зв'язків.
Галузі, в свою чергу класифікуються за різними ознаками - наприклад - видобувна та переробна, галузь групи А (виробництво засобів виробництва) і Б (виробництво предметів споживання) і т.п.
Однак усі вище перелічені поняття і класифікації є умовними, оскільки - як не мають під собою науково-економічної бази. Але на їх основі до сих пір приймаються закони та підзаконні акти у галузі економіки, що може викликати неоднозначність у їх юридичної трактуванні.
II. ТЕХНОЛОГІЧНА СИСТЕМА ВИРОБНИЦТВА ЧОРНИХ МЕТАЛІВ
Метали - речовини, що мають характерну кристалічну решітку, в вузлах якої знаходяться позитивні іони, а простір заповнений "електронним газом" і які мають виключно відновні властивості.
Існують різні класифікації металів, наприклад:
чорні (Fe, Mn), - кольорові (Al, Cu, Sn), - благородні (Ag, Au, платинові і паладієві групи), рідкоземельні, розсіяні, радіактивно.
2.1.Технолого - економічні основи виробництва чавуну.
Чавун - сплав заліза з вуглецем (2-6)%, що містить шкідливі домішки сірки, фосфору, кремнію.
Розрізняють чавуни білі (переробні) - сировина для переділу в сталь, сірі (ливарні) та спеціальні (феромарганець - Mn - до 70%, феросіліціуму - Sn - до 12%) - використовуються для розкислення сталі. Чавун одержують у результаті доменного процесу. Початковою сировиною служать залізна руда (магнітний залізняк, червоний залізняк, бурий залізняк), кокс, флюси. Підготовлені спеціальним чином до доменного процесу, ці компоненти називаються шихтою. Підготовка сировини до доменного процесу обумовлена багато в чому економічної, а не технологічною необхідністю.
2.1.1 Технологічні заходи підготовки шихти. Залізну руду після видобутку подрібнюють і піддають богащенію, тобто відокремлюють пусту породу від основної. Розрізняють такі способи збагачення:
- Магнітний, заснований на феромагнітних властивості основної породи магнітного залізняку.
-Флотаційний, заснований на різній змочуваності основний і порожньої породи водою, в яку додано поверхнево-активна речовина (наприклад піноутворювачі).
- Гравітаційний, заснований на різній швидкості осадження основної породи і порожній у воді з-за відмінності в щільності.
Після збагачення руду піддають агломерації, тобто випалу в присутності коксової пилу (коксик). У ході агломерації з руди видаляється більшість шкідливих домішок (у вигляді газоподібних та летючих оксидів) і часткове відновлення заліза. спечений агломерат дроблять на шматки близько 60 - 80 мм в поперечнику. У разі проведення агломерації в присутності флюсів виходить офлюсований агломерат. Технологічно, для проведення доменного процесу зручний агломерат у вигляді окатишів.
Кокс - продукт піролізу (нагрівання без доступу повітря) коксівного вугілля, в ході якого з товщі вугілля видаляються органічні і неорганічні сполуки, причому у вугіллі утворюються пори, що забезпечує розвинену поверхню, необхідну для інтенсивного протікання доменного процесу. Утворені в ході коксування коксові гази є сумішшю цінних хімічних сполук і надалі використовуються після поділу. Кокс для використання в доменному процесі дроблять на шматки 40 - 60 мм у поперечнику. Кокс необхідний у доменному процесі як паливо, опосередкований і безпосередній відновник, а також науглеражівающій компонент.
Флюси необхідні для видалення шкідливих домішок. Останні, реагуючи з флюсами у ході доменного процесу, перетворюються в нерозчинний в розплавленому чавуні шлак. Флюси представляють собою мінерали - вапняк (CaCO3) і доломіт (CaCO3 * MgCO3) - які після видобутку дробляться на відповідні шматки.
Доменний процес.
Суть доменного процесу полягає в ступінчастому відновлення заліза з його оксидів (основа залізної руди), видаленні шкідливих домішок за допомогою флюсів і насиченні заліза вуглецем. Доменний процес проводять в доменній печі, що відноситься до печей шахтного типу заввишки до 30м і діаметром ~ 3м. Піч складається з 5-ти частин, викладена зсередини вогнетривкою цеглою та обшита в нижній частині сталевим листом; є система водяного охолодження. Кожна з частин печі, має своє спеціальне призначення і пов'язана з один з одним. Приблизне співвідношення розмірів частин і їх технологічне призначення розглядається на нижерасположенной схемою.
1 - ведучий - служить для порціонної завантаження шихти і очищення від пилу доменних газів.
2 - шахта - в ній відбуваються основні процеси відновлення заліза з його оксидів.
3 - распар - найширша частина печі, в якій найвища температура і про-
виходять процеси остаточного відновлення заліза і насичення його
РИЗЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ
Механіко-машинобудівний факультет
Реферат на тему:
«Технологічна система виробництва чорних металів»
Спеціальність 0501: «Технологія машинобудування,
металорізальні верстати та інструменти »
Курс: II
Студент групи К 1: Кудрявцев О. М.
РИГА
1987
ЗМІСТ
Зміст 1
Введення 2
I. Основні визначення 3
II. Технологічна система виробництва
чорних металів 9
2.1 Технолого - економічні основи виробництва
чавуну 9
2.1.1 Технологічні заходи підготовки шихти 9
2.1.2 Заходи, пов'язані з економією коксу,
як палива 12
2.1.3 Заходи, пов'язані з економією
коксу, як відновника 13
2.2 Технологічні основи виробництва стали 13
2.2.1 Киснево-конверторний метод переділу
чавуну в сталь 13
2.2.2 Мартенівський спосіб виробництва стали 15
2.2.3 Електро-дугового метод 15
2.2.4 Електро-індукційний метод 16
III. Обробка металів тиском 17
3.1 Обробка металів прокатом 17
3.2 Волочіння 18
3.3 Пресування 19
3.4 Вільна кування 22
3.5 Гаряча об'ємна штампування 23
Висновок 25 Список використаної літератури 26
ВСТУП
У рефераті розглядаються залежно техніко - економічних показників розглянутих технологічних процесів, які застосовуються при виробництві металу, від застосування конкретних технологічних заходів. Причому акцент робиться на розкриття системної залежності рентабельності виробництва, як від правильності вибору технологічного принципу, так і від застосування технологічних заходів. Крім того, показується органічний зв'язок між різними виробництвами, які утворюють єдиний виробничий комплекс.
I. ОСНОВНІ ВИЗНАЧЕННЯ
Технологія - алгоритм дій робочої сили заданої кваліфікації за допомогою певних знарядь праці по відношенню до певних предметів праці, в результаті виконання якого з заданою продуктивністю виходить виріб з конкретними властивостями (параметрами). (Слід не плутати поняття технологія і технічне забезпечення (техніка)).
Технологічний процес (ТП) - сукупність всіх дій робочої сили та знарядь праці, в результаті чого змінюються форма, властивості або стан предмета праці.
Елементарний технологічний процес - найменша частина технологічного процесу, що володіє всіма властивостями технологічного процесу, сукупність яких може скласти будь-який складний ТП
Виробничий процес - сукупність технологічних і допоміжних процесів, в результаті протікання яких створюється конкретний продукт на конкретному етапі.
Виробнича система - сукупність технологічних підсистем і підсистем допоміжних служб (забезпечує функціонування технологічної системи), в результаті взаємодії яких утворюється товарний продукт. Динаміка розвитку виробничої системи залежить від обох підсистем. При цьому, якщо технологічна підсистема не має меж у своєму розвитку (способи перенесення праці на предмет праці, як видно з практики, постійно удосконалюються), то розвиток підсистеми допоміжних служб має межу.
Види технологічних процесів.
Технологічні процеси можуть класифікуватися за різними принципами. Наприклад:
1.По способом впливу на предмет праці.
а) механічні ТП (штампування, різання);
б) хімічні ТП (виробництво сірчаної кислоти, аміаку)
в) комбіновані
2.По способом організації ТП
а) періодичні ТП (штампування)
б) безперервні ТП (виробництво аміаку)
в) комбіновані (виробництво чавуну)
3.За кратності переробки сировини (в основному використовується для хімічних технологій)
2 Січень
б) ТП з багаторазовою переробкою сировини (виробництво аміаку)
|
|
А А + В В
в) ТП з комбінованою переробкою сировини
А З
Дані класифікації використовуються (в основному) для опису елементарних ТП, багато в чому умовні і не відображають різноманіття видів ТП.
Види виробництв.
Розрізняють три види виробництв - одиничне, серійне і масове виробництва.
Одиничне виробництво відрізняється тим, що при переході з одного виду продукції на інший не потрібно високих витрат, пов'язаних із закупівлею додаткового обладнання, а переналагодження існуючого здійснюється за рахунок внутрішніх резервів. Характерними рисами є: низька завантаженість обладнання, висока кваліфікація робочої сили, високі витрати на одиницю продукції. Приклади - виробництво космічних кораблів, предмети кустарного промислу, автомобілів "Ролс-Ройс".
Серійне виробництво відрізняється тим, що при переході з одного виду продукції на інший потрібні витрати (до ~ 15-25% вартості виробництва) на закупівлю додаткового обладнання і переналагодження існуючих виробничих ліній. Характерні риси - висока завантаженість обладнання, низька кваліфікація робочої сили, порівняно низькі витрати на одиницю продукції. Приклади - виробництво автомобілів, побутової техніки.
Масове виробництво відрізняється тим, що при переході з одного виду продукції на інший потрібні витрати, порівнянні з вартістю всього виробництва, на закупівлю нового обладнання та нових технологічних ліній. Характерні риси - повна завантаженість обладнання. Низька кваліфікація робочої сили, низькі витрати на одиницю продукції. Приклади - виробництво сірників, сірчаної кислоти, чавуну.
Слід зазначити, що дані визначення носять скоріше якісний характер і в деякій мірі умовні.
Класифікація економіки. Поняття галузь, галузеве поділ (класифікація). Умовність даних понять та класифікацій.
Відповідно до прийнятих правил економіка ділиться на дві великі сфери - виробничу і невиробничу. У свою чергу кожна з яких ділиться на три категорії.
Виробнича сфера.
1). Промисловість, сільське господарство, будівництво.
2). Транспорт і зв'язок, використовувані у виробничій сфері.
3). Система матеріально-технічного постачання, заготівлі, громадське харчування, торгівля.
Невиробнича сфера.
1). Побутові послуги.
2). Транспорт і зв'язок для населення.
3). Соціальні послуги (охорона здоров'я, освіта, наука, системи управління і захисту держави).
Галузь - сукупність підприємств єдиного профілю призначення продукції, що має споріднену технологічну, сировинну та кадрову бази.
Підприємства і галузі об'єднує інфраструктура - сукупність транспортних, енергетичних, інформаційних і кредитно-фінансових зв'язків.
Галузі, в свою чергу класифікуються за різними ознаками - наприклад - видобувна та переробна, галузь групи А (виробництво засобів виробництва) і Б (виробництво предметів споживання) і т.п.
Однак усі вище перелічені поняття і класифікації є умовними, оскільки - як не мають під собою науково-економічної бази. Але на їх основі до сих пір приймаються закони та підзаконні акти у галузі економіки, що може викликати неоднозначність у їх юридичної трактуванні.
II. ТЕХНОЛОГІЧНА СИСТЕМА ВИРОБНИЦТВА ЧОРНИХ МЕТАЛІВ
Метали - речовини, що мають характерну кристалічну решітку, в вузлах якої знаходяться позитивні іони, а простір заповнений "електронним газом" і які мають виключно відновні властивості.
Існують різні класифікації металів, наприклад:
чорні (Fe, Mn), - кольорові (Al, Cu, Sn), - благородні (Ag, Au, платинові і паладієві групи), рідкоземельні, розсіяні, радіактивно.
2.1.Технолого - економічні основи виробництва чавуну.
Чавун - сплав заліза з вуглецем (2-6)%, що містить шкідливі домішки сірки, фосфору, кремнію.
Розрізняють чавуни білі (переробні) - сировина для переділу в сталь, сірі (ливарні) та спеціальні (феромарганець - Mn - до 70%, феросіліціуму - Sn - до 12%) - використовуються для розкислення сталі. Чавун одержують у результаті доменного процесу. Початковою сировиною служать залізна руда (магнітний залізняк, червоний залізняк, бурий залізняк), кокс, флюси. Підготовлені спеціальним чином до доменного процесу, ці компоненти називаються шихтою. Підготовка сировини до доменного процесу обумовлена багато в чому економічної, а не технологічною необхідністю.
2.1.1 Технологічні заходи підготовки шихти. Залізну руду після видобутку подрібнюють і піддають богащенію, тобто відокремлюють пусту породу від основної. Розрізняють такі способи збагачення:
- Магнітний, заснований на феромагнітних властивості основної породи магнітного залізняку.
-Флотаційний, заснований на різній змочуваності основний і порожньої породи водою, в яку додано поверхнево-активна речовина (наприклад піноутворювачі).
- Гравітаційний, заснований на різній швидкості осадження основної породи і порожній у воді з-за відмінності в щільності.
Після збагачення руду піддають агломерації, тобто випалу в присутності коксової пилу (коксик). У ході агломерації з руди видаляється більшість шкідливих домішок (у вигляді газоподібних та летючих оксидів) і часткове відновлення заліза. спечений агломерат дроблять на шматки близько 60 - 80 мм в поперечнику. У разі проведення агломерації в присутності флюсів виходить офлюсований агломерат. Технологічно, для проведення доменного процесу зручний агломерат у вигляді окатишів.
Кокс - продукт піролізу (нагрівання без доступу повітря) коксівного вугілля, в ході якого з товщі вугілля видаляються органічні і неорганічні сполуки, причому у вугіллі утворюються пори, що забезпечує розвинену поверхню, необхідну для інтенсивного протікання доменного процесу. Утворені в ході коксування коксові гази є сумішшю цінних хімічних сполук і надалі використовуються після поділу. Кокс для використання в доменному процесі дроблять на шматки 40 - 60 мм у поперечнику. Кокс необхідний у доменному процесі як паливо, опосередкований і безпосередній відновник, а також науглеражівающій компонент.
Флюси необхідні для видалення шкідливих домішок. Останні, реагуючи з флюсами у ході доменного процесу, перетворюються в нерозчинний в розплавленому чавуні шлак. Флюси представляють собою мінерали - вапняк (CaCO3) і доломіт (CaCO3 * MgCO3) - які після видобутку дробляться на відповідні шматки.
Доменний процес.
Суть доменного процесу полягає в ступінчастому відновлення заліза з його оксидів (основа залізної руди), видаленні шкідливих домішок за допомогою флюсів і насиченні заліза вуглецем. Доменний процес проводять в доменній печі, що відноситься до печей шахтного типу заввишки до 30м і діаметром ~ 3м. Піч складається з 5-ти частин, викладена зсередини вогнетривкою цеглою та обшита в нижній частині сталевим листом; є система водяного охолодження. Кожна з частин печі, має своє спеціальне призначення і пов'язана з один з одним. Приблизне співвідношення розмірів частин і їх технологічне призначення розглядається на нижерасположенной схемою.
1 - ведучий - служить для порціонної завантаження шихти і очищення від пилу доменних газів.
2 - шахта - в ній відбуваються основні процеси відновлення заліза з його оксидів.
виходять процеси остаточного відновлення заліза і насичення його
вдуваються розпечені повітря, природний газ і водяні пари.
Кокс в кисні повітря згоряє з виділенням великої кількості тепла; утворюється вуглекислий газ (СО 2) реагує при високих температурах з коксом (С), даючи чадний газ (СО). Останній є хорошим відновником і східчасто перетворює оксид заліза (руду) в губчасті залізні, яке, насичуючись вуглецем, плавиться і стікає в горн у вигляді чавуну. У нижній частині шахти і розпарити температура настільки висока, що відбувається і пряме відновлення заліза вуглецем коксу.
CO CO CO
+ С,-СО
Кокс є джерелом тепла, опосередкованим відновником, безпосереднім відновлювачем та науглеражівающім компонентом. Так - як кокс є найдорожчою частиною шихти і витрати на нього складають ~ 50% витрат по сировині, то економія його - основна частина технологічних заходів, пов'язаних з підготовкою шихти і проведенням доменного процесу.
2.1.2 Заходи, пов'язані з економією коксу, як палива.
1.Обогащеніе залізної руди. Кокс не витрачається на нагрівання порожньої породи; зменшуються транспортні витрати.
2.Вдуваніе природного газу. Газ, будучи дешевше, згоряє з виділенням тепла.
3.Утілізація тепла. Вдувається в доменну піч газові потоки нагріваються в спеціальних печах - кауперах, за рахунок тепла і теплотворної здатності доменних газів, які спалюються в печах - кауперах.
2.1.3 Заходи, пов'язані з економією коксу, як відновника.
1.Агломерація залізної руди. Часткове відновлення заліза відбувається за рахунок дешевого коксика - відходу коксового виробництва. Крім того, зменшується потреба у флюсах, що підвищує з'їм чавуну з одиниці об'єму печі.
2.Вдуваніе природного газу - згораючи, газ утворює СО 2 - джерело основного відновника - СО.
2.2. Технологічні основи виробництва сталі.
Сталь - залізо, з вмістом вуглецю до 2%, містить мало шкідливих домішок (P, S, Si) c можливою наявністю легуючих добавок. Як легуючі добавки використовуються різні елементи, що змінюють властивості сталі.
Методи переділу чавуну в сталь.
Суть переділу чавуну в сталь у видаленні зайвого вуглецю, видаленні шкідливих домішок і раскислении отриманої сталі (видаленні оксиду заліза).
2.2.1 Киснево-конверторний метод переділу чавуну в сталь. Кисневий конвертор представляє собою глечикоподібний посудину, викладений зсередини вогнетривкою цеглою, обшитий зовні сталевим листом і здатний нахилятися за допомогою поворотного механізму. Конвертор має льотку для випуску сталі та шлаку і горловину, через яку завантажують шихту і опускають мідну водоохолоджувальну фурму для вдування кисню. Початковою сировиною служить передільний чавун, сталевий скрап (металобрухт), флюси.
Перед початком процесу конвертор нахиляють, заливають розплавлений чавун, засипають скрап та флюси. Потім його переводять у вертикальне положення, опускають фурму і починають вдувати кисень. Залізо чавуну при температурі плавлення реагує з киснем (горить), утворюючи оксид заліза з виділенням великої кількості тепла, якого достатньо для підтримки шихти в розплавленому стані. Оксид заліза розчиняється в шихті і реагує з надлишком вуглецем чавуну, окислюючи його до СО. Шкідливі домішки (S, P) окислюються до оксидів і, реагуючи з флюсами, перетворюються в нерозчинний в сталі шлак. Через 30 - 50 хвилин дуття кисню припиняють, фурму піднімають і проводять розкислення, тобто видаляють утворився надлишок FeO, який суттєво погіршує якість сталі. Розкислення проводять, додаючи феромарганець, феросіліціуму, а потім - алюміній. Залежно від технології розкислення розрізняють сталь «спокійну» і «киплячу». При виготовленні «киплячій» стали, дуття кисню припиняють раніше, і видалення вуглецю відбувається за рахунок накопичився FeO. Виділяються при цьому бульбашки СО створюють враження, що сталь кипить. Розкислення проводять у виливниці, куди додають феросіліціуму. "Кипляча" сталь дешевше, більш пластична і легко піддається механічній обробці, проте легко кородує і не володіє хорошою міцністю. Продуктивність конвертора досягає 250-350 тонн сталі за 30-50 хвилин.
2.2.2 Мартенівський спосіб виробництва сталі.
Джерелом тепла служить газ, спалюється в печі, у присутності повітря, збагаченого киснем. Для зниження витрат палива застосовується утилізація тепла за допомогою регенераторів. Сировиною є чавун і сталевий скрап. Окислювачем служить залізна руда. Даним методом можна як переробляти чавун у сталь, так і передаливать сталь в інші види сталі, можна отримувати також високолеговані сталі. Продуктивність методу - до 950 тонн сталі за 8-16 годин. Мартенівський метод є технологічно застарілим, тому що будівництво печей вимагає великих капіталовкладень, витрачається велика кількість палива, а продуктивність значно нижче, ніж при киснево-конверторному методі.
Методи переділу сталі.
Переділ сталі можна виробляти трьома методами - мартенівським, електро-дуговим і електро-індукційним.
2.2.3 Електро-дугового метод
Цей метод заснований на нагріванні і підтримці в розплавленому стані шихти за рахунок тепла електричної дуги, що виникає між вугільними електродами і шихтою. Сировиною служить сталевий скрап (~ 90%) і передільний чавун (~ 10%). Окислювачем служить залізна руда. Ємність дугового печі сягає 200 - 300 тонн. Даним методом можна отримувати будь-які види жаростійкої і легованої сталі, за винятком низьковуглецевої (в системі знаходиться вуглець електродів). До недоліку методу відносяться високі витрати електроенергії на розігрів і розплавлення шихти. Для зниження витрат електропечі встановлюють поруч кисневими конверторами та переділу піддають тільки - що отриману розплавлену сталь.
2.2.4 Електро-індукційний метод
Цей метод грунтується на нагріванні і підтримці в розплавленому стані шихти всередині тигля, за рахунок вихрових струмів (струми Фуко), що виникають в металі шихти, при пропущенні струму високої частоти по мідній обмотці індуктора. Даним методом можна отримувати стали будь-якого заданого складу, однак метод доріг (високі витрати електроенергії) і призначений в основному для отримання спеціальних високолегованих сталей.
III. ОБРОБКА МЕТАЛІВ ТИСКОМ
Розрізняють пластичну і пружну деформацію тіл, пов'язану з впливом фізичних навантажень. Під пружною деформацією розуміють таку деформацію, яка зникає після зняття навантаження. Пластична деформація не зникає після того, як знято навантаження.
Розрізняють такі методи обробки металів тиском: прокат, волочіння, пресування, вільна кування, штампування.
3.1.Обработка металів прокатом.
Прокат - метод обробки металів тиском, при якому заготовка приймає потрібні форму і розміри при пропущенні її між двома обертовими валами (валками), причому зазор між валами менше товщини вихідної заготовки. Для полегшення процесу обтиснення заготовки нагрівають.
Процес прокату виробляють на прокатних станах, які складаються з 3-х основних частин: а) двигун з редуктором. Редуктор - пристрій для передачі обертального моменту з одного вала (наприклад - вала двигуна), на інший вал зі зміною частоти обертання і збереженням загальної потужності ; б) передавальний механізм - служить для передачі і розподілу обертального моменту на вали робочої машини і розподілу між ними, в) робоча машина, що складається з робочих клітей, де власне і відбувається обтиснення заготовки.
Прокатні стани класифікуються:
- За видом виробленої продукції. Наприклад, стани, що випускають квадратні заготовки (цвітіннп) називаються блюмінга, а прямокутні заготовки (сляби) - слябінг;
- За видом і напряму руху валів;
- За кількістю і розташуванням робочих клітей в робочій машині.
Перелік одержуваних прокатом виробів, із зазначенням форми та розмірів виробів називається сортаментом прокату. У залежності від виду розрізняють сортовий, листової, трубний, періодичний і спеціальний прокат.
Прокат відноситься до найпотужніших видів обробки металів тиском, більше 80% одержуваної стали піддається прокату для отримання заготовок. Слід зазначити, що вироби, отримані прокатом, мають внутрішні напруги через деформацію кристалічної решітки в ході обтиснення. Для усунення напружень, які можуть призвести до несподіваного руйнування вироби, застосовується термічна обробка. Термічна обробка - є нагрівання і охолоджування вироби за заданим режимом, з метою надання його кристалічній структурі заданих властивостей.
Переваги прокату.
1.Високий продуктивність.
2.Очень широка номенклатура виробів (аж до кульок для шарикопідшипників).
3.Метод піддається автоматизації.
4.У основному використовується некваліфікована робоча сила.
Недоліки прокату.
1.Високий капіталомісткість і матеріаломісткість.
2.Енергоемкость.
3.Поверхность вироби вимагає механічної обробки (недостатньо точна і чиста).
4.Требуется термічна обробка виробів.
Висновок: метод вигідний для великосерійного виробництва заготовок, саме виробництво має досить високу конкурентноздатність. Отже, організація прокатного виробництва, зважаючи на високу капіталомісткості і низькою, але в той же час гарантованого прибутку, рентабельно при відсутності конкурентів.
3.2.Волоченіе.
Суть методу полягає в протягуванні заготовки через отвір інструменту під назвою волока, діаметр якого менше діаметра вихідної заготовки; при цьому діаметр заготовки зменшується, а довжина збільшується. Волочіння проводять в холодному стані, через кілька послідовно розташованих волок. Даним методом отримують дріт, калібровані (з точним діаметром) прутки і тонкостінні труби діаметром 0,002 - 5 мм. Початковою сировиною служить катана (отримана прокатом) дріт, прути (арматура) та тонкостінні труби.
До волоці, як інструменту, пред'являються наступні вимоги:
-Теплопровідність,
-Твердість,
-Опір вигину й удару.
Відповідно до вимог, матеріал для виготовлення волок - спеціальна інструментальна сталь, металокераміка, технічні алмази. Отже, вартість волоки вельми значна.
Загальний алгоритм волочіння. Вихідна сировина очищають від окалини та іржі хімічним способом - труять у фосфорній або соляній кислоті, видаляють технологічно браковані ділянки (ділянки з раковинами, дуже тонкі і т.п. вирізають, а придатні - зварюють). Потім закладають кінці для того, щоб їх можливо було протягнути через волоки і закріпити на барабан. Простягають сировина - волочать - зі швидкістю, максимально можливої технологічно. У ході волочіння волоки постійно змащуються. По закінченню процесу - термічна обробка (при необхідності), контроль, розрізання на мірні частини, консерваційного мастила, маркування.
Переваги волочіння:
1.Високий продуктивність.
2.Точная і чиста поверхня (не потребує механічної обробки).
3.Не потрібно нагрів.
4.Методи піддається автоматизації.
5.Сравнітельно низькі витрати на обладнання.
6.Меняя волоку, легко перейти на інший діаметр вироби.
Недоліки волочіння:
1.Високий вартість волоки.
2.Необхідна термообробки.
3.Нізкая номенклатура виробів (виходить тільки дріт, прутки і тонкостінні труби).
Висновок: виробництво має високою прибутковістю при низькій конкурентоспроможності.
3.3.Прессованіе.
Пресування - метод обробки металів тиском, при якому виробу надається потрібні форма і розміри при видавлюванні нагрітого до стану високої пластичності металу з порожнини контейнера через отвір матриці, форма і розміри якого відповідають формі і розмірам перерізу майбутнього виробу. Отримане виріб називається профіль, тобто має однакове перетин по всій довжині.
5 червня
До металу, з якого виготовлений контейнер і матриця пред'являються наступні вимоги:
-Жаростійкість,
-Опір тиску,
-Низька адгезія до видавлюваної металу.
Контейнер і матрицю виготовляють зі спеціальної високолегованої сталі, наслідком чого є їх висока вартість. Сировиною для пресування служать кольорові метали і сплави, які стають пластичними при порівняно низьких температурах.
Переваги методу:
1.Високий продуктивність.
2.Високая точність і чистота поверхні.
3.Метод піддається автоматизації.
4.Чи виготовляти складні профілі.
5.Легко перейти на виготовлення іншого профілю, помінявши матрицю.
Недоліки методу:
1.Високий вартість контейнера і матриці
2.Ограніченность номенклатури за матеріалом.
3.Ограніченность номенклатури профілями.
4.Високіе енерговитрати (нагрів металу)
Висновок: метод вигідний для виробництва складних профілів їх кольорових металів і сплавів, при організації виробництва у вигляді виробничої дільниці в цеху.
3.4.Свободная кування.
Суть методу полягає в доданні виробу потрібних розмірів і форми шляхом послідовних ударів молота або натисків бойка преса із заготівлі, нагрітої до стану пластичності. Отримане виріб називається поковкою і служить, в основному, заготівлею для подальшої механічної обробки. Розрізняють ковку ручну і механічну. Ручна ковка служить для ремонту та одноразового отримання дрібних виробів.
Механічна кування дозволяє отримувати вироби масою до кількох сотень тонн і передбачає використання механічного молота або механічного преса. Використання механічного молота (масою падаючої частини може досягати 16-20 тонн) дозволяє отримувати поковки масою до 2-х тонн. Прес складніше і дорожче молота, проте дозволяє здійснювати натискання в значно більшому інтервалі тисків і отримувати великі поковки масою до кількох сотень тонн.
Загальний алгоритм кування. По кресленню поковки визначають масу та вид заготовки, а потім - послідовність термічних і ковальських операцій. Після визначають вид і параметри устаткування. Проводиться процес формоутворення згідно визначеного раніше технологічного режиму. По закінченню формоутворення - термічна обробка, контроль, механічна обробка, маркування, фарбування.
Недоліки кування.
1.Нізкая продуктивність.
2.Високая вартість обладнання.
3.Нізкая точність і чистота поверхні - необхідна механічна обробка, отже - висока витрата металу.
4.Високіе енерговитрати, пов'язані з нагрівом заготівлі.
5.Требуется висококваліфікована робоча сила.
Переваги кування.
1.Едінственний метод одержання особливо великих виробів, до яких пред'являються особливі вимоги до якості внутрішньої кристалічної структури, у зв'язку сильними механічними навантаженнями.
3.5. Гаряча об'ємна штампування.
Суть методу полягає в тому, що нагріта заготовка приймає потрібні форму і розміри за допомогою спеціального інструменту - штампу. Причому в момент удару метал заготівки переходить в "миттєво - текуче" стан і заповнює порожнини штампа, звані струмками. Штампуванням можна отримувати вироби масою від декількох грамів до 300 - 350 кг.
Штамп складається з двох частин. Верхня частина - рухлива і прикріплюється до молотка або пресу, нижня частина - нерухома. У зв'язку з тим, що штамп відчуває найсильніші механічні та термічні навантаження, його виготовляють зі спеціальної високолегованої сталі, причому заготовку для штампа піддають термічній обробці, з наступним вирізанням струмків фрезеруванням та їх подальшої шліфуванням. Отже, вартість штампа вкрай висока. Штампи бувають одноручьевимі і многоручьевим, простими і складними, заготівельними і т.п.
Розрізняють відкриту та закриту штампування.
При відкритій штампуванні маса заготовки більше маси готового виробу і зайвий метал "випливає" у спеціальну щілину в штампі, звану облойной, утворюючи задирок - облой. Це пов'язано з необхідністю повного заповнення струмків щоб уникнути шлюбу. Маса заготівлі при відкритій штампуванні, також повинна враховувати і масу чаду, що виникає при нагріванні.
При закритій штампуванні облойная щілину відсутній і маса заготовки дорівнює масі готового виробу, тобто не відбувається втрата металу на облой. Закрита штампування економічніше, ніж відкрита, однак для закритої штампування потрібно заготівля з формою, близькою до форми вироби і можливість нагріву металу без доступу кисню, щоб уникнути утворення чаду. Отже, закрита штампування складніше з технологічної та організаційної точки зору і особливо вигідна при виробництві невеликих виробів, де маса облоя у випадку закритої штампуванні може скласти значну частину.
Алгоритм штампування аналогічний алгоритму кування, але з урахуванням алгоритму виготовлення штампу.
Переваги штампування.
1.Очень висока продуктивність.
2.Поверхность вироби точна, гладка чиста, практично не вимагає механічної обробки.
3.Внутренняя структура - порівняно однорідна, дрібнокристалічна. Виріб не вимагає термічної обробки.
4.Методи легко піддається автоматизації.
5.Не вимагає висококваліфікованої робочої сили.
Недоліки методу.
1.Високий вартість обладнання.
2.Ограніченность номенклатури за масою і складності поверхні.
3.Високая стомлюваність робочої сили на конвеєрі.
4.Невозможно виготовити вироби з внутрішньою структурою особливо високої якості.
ВИСНОВОК
ВИСНОВОК
Сучасне виробництво чорних металів припускає наявність стрункої системи технологічних процесів, спрямованих на отримання тими чи іншими економічно виправданими методами заготовок для машинобудування (чушки, листовий прокат, труби, пруток і т.п.) Серед формотворчих методів отримання сталевих заготовок можна виділити п'ять, використовують принцип об'ємного формоутворення.
В даний час промислово освоєними і широко вживаними методами отримання сталі з чавуну є чотири методи, кожен з яких має ряд переваг, а також недоліків, як з технічної, так і з економічної точок зору. Але в будь-якому випадку, як показує практика, визначальними критеріями завжди при цьому виступають:
- Якість,
- Продуктивність.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Матеріалознавство під ред. Б.М. Арзамасова / / М.: Машинобудування - 1986 - 384с.
2. Гуляєв А.П. Металознавство / / М.: Металургія - 1986 - 544с.
3. Лахтін Ю.М., Леонтьєва В.П. Матеріалознавство / / М.: Машинобудування - 1980 - 493с.
4. Технологія конструкційних матеріалів. / / За ред. А.М. Дальського, М.: Машинобудування - 1985-448с.
Онищенко В.М., Мурашкін С.У., Коваленко С.О. Технологія металів і конструкційні матеріали. / / М.: Колос - 1984 - 398с.